力基准机加码设备改

毕业设计 论文 开题报告毕业设计 论文 开题报告 机械工程学院 系 院 2012 届 题 目 100KN 力基准机加码设备的设计 课题类型 设计 课题来源 自拟课题 学生姓名 段龙飞 学 号 200801020043 专 业 机制 年级班 08 级 2 班 指导教师 康博 职 称 讲师 填写日期 2012 年 2 月 28 日 一 本课题研究的主要内容 目的和意义一 本课题研究的主要内容 目的和意义 大力值力基准机是国家计量检测部门必备的设备 其准确度的高低 工作 性能的好坏 是否易于操作 是反映一个国家力值计量检测发展水平的重要标 志 基准机是检测负荷传感器工作性能的标准设备 是标准测力机的一种 负 荷传感器是精确测力的一种传感器 在自动检测和自动控制中有着重要的应用 本设计是根据 100KN 力基准机的一些技术资料 对原有 100KN 力基准机 特别是其加码设备进行反求设计 并且在此基础上对加码设备进行改进和优化 使其整个加载过程更加平稳 根据 100KN 力基准机的一些技术资料 对原有 100KN 力基准机特别是其 加码设备进行反求设计 并且在此基础上对加码设备进行改进和优化 使其整 个加载过程更加平稳 该基准机要求能实现以下功能 1 最大测力值 100KN 2 能够实现不同级传感器的测量 3 可以在一次加载过程中改变不同的加载载荷 4 加载过程要尽可能的连续平稳 主要完成内容有 1 完成 100KN 力基准机整机功能原理方案设计 包括方案论证 方案 分析 评价 优选 2 完成 100KN 力基准机加码设备的总体设计 并完成整机的总体结构 图 3 完成 100KN 力基准机加码设备中主要部件的反求设计 并进行三维 实体建模 4 完成 100KN 力基准机加码设备的优化 并进行三维实体建模 5 完成相关装配图以及零件图若干 6 完成设计计算说明书 二 文献综述二 文献综述 国内外相关研究现况和发展趋向 力基准机的准确度高低决定了所有测力仪的准确度 因此它在国家经济发 展中有着十分重要的地位 目前 主要有静重式 杠杆式 液压式和叠加式四 种工作方式的力基准机 1 静重式力基准机是以砝码产生的重力作为基准值 通过适当的机构按预 定顺序自动平稳地把力值施加在被检定的传感器上的 即砝码既是力源又能给 出力值大小 静重式力基准机的力值准确度最高 2 杠杆式力基准机是以砝码的重力作为标准负荷 经过一定的杠杆机构放 大后按预定顺序自动平稳地加到被检测力仪上的力基准机 杠杆式力基准机容 易得到更大的力值 3 液压式力基准机是以砝码的重力作为标准负荷 经过液压机构施加在传 感器上 液压式力基准机的造价低 4 叠加式力基准机是用一个 组 比被测定的传感器精度高的传感器作为 标准 与被测定的传感器进行串联 以液压方式或机械方式施加力值 其特点 是结构简单 造价低 力级任意 而且又由于它的测量是以相对比较为基础 所以系统中的其它影响因素并不影响其测量精度 本课题选择 100KN 静重式力基准机为研究对象 下面着重对静重式力基准 机作现状分析 静重式力基准机是根据力的动力效应 直接利用已知质量砝码 的策略来复现基准力值的 由于砝码质量的准确度可以做到很高 长期稳定性又 好 因此我国 1MN 及以下的力值国家基准机是静重式的 在力值准确度和力 值稳定度方面 静重式力基准机占有明显的优势 有着其它力基准机难以替代 的作用 静重式力基准机由于没有过多的外界干扰因素 所以它的准确度最高 普通的测力机的准确度为 10 数量级 而静重式力基准机的准确度可以高出一个 数量级 鉴于静重式力基准机的高精度特点 它成为了测力仪检测领域最高级 的标准 但是通过重量产生大力值 就要求砝码的质量很大 才能够产生数吨 力乃至数百吨力 静重式力基准机的工作原理决定了该种设备是质量大 功率 高 机构庞大 控制部件繁杂的机电一体化系统 其机械系统的设计 加工 信号检测和控制系统的设计决定了整机的工作性能 静重式力基准机主要用于 各种负荷传感器作非线性试验 重复性试验和蠕变试验以及测力计等测力元件 的检定 三 拟采取的研究方法 方案 技术路线等 和可行性论证三 拟采取的研究方法 方案 技术路线等 和可行性论证 针对力基准机加码设备的关键技术问题 我们选用了以下技术解决 1 加载问题 将需要加载砝码的重力放到中心吊杆上 由此吊杆吊住反 向器 在此反向器中间设置动横梁 通过动横梁的上下运动 横梁上表面就可 以对压力传感器进行测量 下表面则可以对拉力传感器进行测试 2 保证加载过程平衡无冲击 加载过程平衡无冲击即柔性加载 由于加 载过程属重载型 所以用液压驱动砝码加卸 由于液压本身就具有一定的柔性 因此只要加载时速度很低 则加实现柔性加载 保证加载过程平稳无冲击 由 于砝码不是直接加载到传感器上 首先加载到中吊杆上 再控制动横梁运动 快要接近传感器时停止运动 由丝杆螺母传动带动动横梁缓慢接近 实现低速 加载 3 由于液压装置不能实现独立加码的过程 所以提出了一种新的加码方 式 即每个砝码均用伺服电机驱动丝杆升降机进行升降 同时为了保证升降过 程的平稳性 采用了弹簧装置以达到线性度较好的要求 提高力基准机的精确 度 四 预期结果 或预计成果 四 预期结果 或预计成果 根据方案完成对力基准机的反求设计 特别是在反求设计的基础上对其加 码设备进行内部结构的设计和改造 通过三维设计软件建模和数学模型的建立 最终设计出的力基准机加码装置能够大幅提高力基准机的加码性能 五 研究进度安排五 研究进度安排 1 2012 年 2 月 20 日 3 月 9 日 毕业实习 毕业设计 论文 课题调研 毕业设计开题 2 2012 年 3 月 10 日 3 月 20 日 完成功能原理方案反求 包括方案论证 方案分析 评价 3 2012 年 3 月 21 日 3 月 31 日 完成力基准机总体设计 完成加码设备的 优化和改造 完成相关设计计算 4 2012 年 4 月 1 日 5 月 1 日 全部零件三维建模 完成总体结构图 零件 图若干 5 2011 年 5 月 2 日 5 月 15 日 完成毕业设计说明书 准备答辩 6 2012 年 5 月 16 日 5 月 29 日 毕业设计答辩 六 主要参考文献六 主要参考文献 1 濮良贵 纪名刚 机械设计 M 北京 高等教育出版社 2000 6 2 于立娟 张学成 静重式力标准机控制系统的设计 J 2005 3 3 康博 力基准机独立连续加码方法及装置的研究 D 成都 西华大学 2010 4 曹建伟 顾临怡 周宏 液压放大式力基准机液压伺服自动控制系统 J 2002 7 5 李振民 施昌彦 易本忠等 中日 20MN 力基准机的力值对比 J 计量学报 1996 10 6 张智敏 张跃 周宏等 全自动 1MN 静重式力基准机 J 计量学报 2008 1 7 黄纯颖 机械创新设计 M 北京 清华大学出版社 1992 7 8 孙靖民 机械设计方法 M 哈尔滨 哈尔滨工业大学出版社 2004 1 9 张春林 机械创新设计 M 北京 机械工业出版社 1999 1 10 蔡春源 新编机械设计手册 M 沈